瓜伊马斯盆地热液区深部沉积物中甲烷及其他小分子化合物的代谢途径与机制研究
批准号:
42076031
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
庄光超
依托单位:
学科分类:
海洋化学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
庄光超
中文摘要
海洋沉积物是地球上最大的有机碳库,为深部生物圈微生物提供了巨大的栖息地。小分子化合物(如挥发性脂肪酸和一碳化合物等)是有机质降解过程中产生的重要中间产物,可以为深部生物圈中的产甲烷菌及其他微生物提供碳源和能量来源。因此,小分子化合物的代谢在深部生物圈微生物介导的生物地球化学循环过程中起着至关重要的作用。本项目以瓜伊马斯盆地热液区的深部沉积物为研究对象,结合地球化学分析、放射性同位素示踪、热力学计算以及分子生物学等多种生物地球化学和地质微生物学的交叉技术手段,对深部生物圈中甲烷及其他小分子化合物的生成及代谢机制进行系统研究,阐明温度、压力、地化条件、沉积环境以及岩床入侵等因素等对产甲烷过程和小分子代谢途径的影响,揭示小分子化合物代谢在深部生物圈和全球碳循环中所起到的重要作用。该项目的开展将有助于进一步拓展目前对深部生物圈能量代谢途径的认识,深入了解深部生物圈中微生物介导的生物地球化学循环。
英文摘要
Marine sediment is the largest organic carbon reservoir on Earth, providing a vast habitat for deep biosphere microorganisms. Low molecular weight (LMW) compounds (e.g. volatile fatty acids, C1 compounds) are important intermediates during organic matter degradation and these substrates can provide energy and carbon sources for methanogens and other microbes. Therefore, the metabolism of LMW carbon substrates plays an important role in microbially mediated biogeochemical cycles in the deep subseafloor sediment. This proposal will focus on the generation and metabolism of methane and other LMW compounds in the hydrothermally impacted deep sediments of Guaymas Basin. We will integrate geochemical measurement, radioisotope labelling, thermodynamic calculations and molecular analysis to reveal environmental factors (e.g. temperature, geochemical gradients, sedimentary settings and sill intrusion) affecting the metabolic pathways and decipher the role of LMW metabolism in the deep biosphere and global carbon cycling. The results from this project will further extend our understanding on the energy strategy, metabolic pathways and biogeochemical cycling in the deep biosphere.
海洋沉积物是地球上最大的有机碳储库,同时为深部生物圈中的微生物提供了广阔的栖息地。在有机质降解过程中,小分子化合物(如挥发性脂肪酸和一碳化合物)作为关键的中间产物,不仅为产甲烷菌等深部微生物提供了重要的碳源和能量来源,还在微生物介导的其他生物地球化学循环中发挥着至关重要的作用。本项目聚焦于瓜伊马斯热液区沉积物中甲烷等小分子化合物,系统研究了其循环代谢机制及相关的关键生物地球化学过程。通过放射性同位素示踪技术分析,揭示了深部沉积物中甲烷的主要来源,并量化评估了不同产甲烷途径对生源甲烷贡献的相对重要性。同时,通过分析热液沉积物孔隙水中乙酸、甲醇和三甲胺等小分子化合物的浓度分布,深入解析了这些化合物的来源及分布规律。研究进一步阐明了温度、地球化学参数、沉积环境及热液活动等因素对产甲烷过程和小分子化合物代谢途径的影响,并对不同代谢途径的相对重要性进行了系统评估,揭示了小分子化合物代谢在深部碳循环中的关键作用。此外,基于热力学计算,本项目对原位条件下多种微生物代谢过程的潜在可行性进行了评估,进一步加深了对深部沉积物中生物与非生物过程界限的理解。本项目的研究成果拓展了对深部生物圈能量代谢途径的现有认识,深入解析了微生物介导的深部生物圈生物地球化学循环过程。在本项目支持下,目前共发表论文13篇,其中SCI论文8篇,培养博士生1名,硕士生6名。
陆海关键带海气界面活性气体微尺度生物地球化学过程的系统表征及气候效应(主申请)
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批准号:42550168
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项目类别:原创探索计划项目
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资助金额:125.00万元
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批准年份:2025
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负责人:庄光超
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依托单位:
中国东海甲醇和三甲胺的分布格局、源汇过程及微生物代谢机制
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批准号:42476041
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项目类别:面上项目
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资助金额:49.00万元
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批准年份:2024
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负责人:庄光超
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依托单位:
中国东海甲醇和三甲胺的分布格局、源汇过程及微生物代谢机制
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:49万元
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批准年份:2024
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负责人:庄光超
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依托单位:
国内基金
海外基金